Question

14．现代社会上汽车大量增加，交通事故也在增多，发生交通事故的一个重要原因，就是遇到意外情况时汽车不能立即停止．驾驶员从发现情况到操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车前进的距离叫反应距离．从制动器发生作用到汽车完全停下来，又要前进一段距离，这段距离叫制动距离．
下表是一个机警的驾驶员驾驶一辆保养很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离．

速度v/（km•h-1）	反应距离s1/m	制动距离s2/m	停车总距离s/m
40	7	8	15
60	11	20	31
100	19	54	73
…	…	…	…

（1）分析上述数据，影响汽车制动距离的主要因素是什么？如果在雨雪天，汽车的制动距离又将怎样变化？并简要说明变化的原因．
（2）利用上表数据计算得出该驾驶员的反应时间是多少？（结果保留两位小数）
（3）若汽车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，计算这辆汽车匀速行驶时受到的阻力．（汽油的密度为0.7×10³kg/m³，汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析 （1）分析汽车的不同速度和不同的制动距离可得出结论；从雨雪天路面湿滑，轮胎与地面的摩擦力减小分析原因；
（2）反应时间可以利用反应距离除以初速求得．
（3）知道汽油的体积和密度，利用密度公式求汽油的质量；又知道汽油的热值，利用Q_放=mq求汽油完全燃烧放出的热量；
求出了汽油完全燃烧放出的热量，又知道汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，据此求出用来驱动汽车做的有用功W；
知道轿车行驶的距离，根据W=Fs求轿车牵引力；
又知道轿车匀速行驶，根据F=f求匀速行驶时轿车受到的阻力．

解答 解：（1）比较一、三列的数据可知，汽车的速度越快，其制动距离就会越长，因此，影响汽车制动距离的主要因素是汽车的速度；
在雨雪天，汽车的制动距离变长，因为雨雪天路面湿滑，轮胎与地面的摩擦力减小，对汽车的阻力会变小，因此，其制动距离将会变长；
（2）以第一组数据为例，由v=$\frac{s}{t}$可得，t=$\frac{s}{v}$=$\frac{0.007km}{40km/h}$=0.000175×3600s=0.63s，依次计算不同速度下司机的反应时间，可得出其大至的范围为0.63s；
（3）V=10L=10×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$，可得m=ρV=0.7×10³kg/m³×10×10^-3m³=7kg，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J；
由题知，用来驱动汽车做的有用功：
W_有=Q_放×30%=3.22×l0⁸J×30%=9.66×10⁷J
因为W_有=Fs，
所以轿车牵引力：
F=$\frac{{W}_{有}}{s}$=$\frac{9.66×1{0}^{7}J}{1×1{0}^{5}m}$=966N，
又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力：
f=F=966N．
答：（1）分析上述数据，影响汽车制动距离的主要因素是汽车的速度；
如果在雨雪天，汽车的制动距离又将变长；因为雨雪天路面湿滑，轮胎与地面的摩擦力减小，对汽车的阻力会变小，因此，其制动距离将会变长；
（2）该驾驶员的反应时间0.63s；
（3）这辆汽车匀速行驶时受到的阻力为966N．

点评 理解与反应时间是和反应距离和车速的对应的是此题的难点．本题考查还了密度的计算、功的计算、效率的计算、燃料燃烧放热的计算，公式多，环环相扣，注意灵活运用，属于难题．